卡河水库坝基渗漏分析及处理设计.pdf

工程施工 Engineering Construction 184 1 水库出现渗漏情况简述卡河水库启动蓄水5年，至2020年8月，水库运行正常，没有发现任何异常情况。2020年8月31日，黄泥堡村寨村民采摘刺梨时，经过了水库左岸2.5公里的S1泉点（这里是水库建设之前的一个泉眼，是一个季节性的泉眼，多雨；天气晴朗时没有水），出发时没有水，返回时，发现泉水S1处有水涌出；水量比较大，水很浑浊，并且还伴有一股臭味（在臭味持续了大约7天之后，水才逐渐变得清澈，没有了臭味）。经过现场实地察看，一共有5处出现了涌水的位置，流量约1.11.3m3/s，其中4处在河床左岸，1处在河床右岸，左岸4处渗漏点与右岸1处渗漏点为同一补给源。在九月二号到九月五号进行了持续的观测之后，发现水库的水位从1671米降到了1670.75米，比原来减少了25厘米。当水位上升到1671米时，洪水便开始泛滥。随着时间的推移，水库水位逐渐降低，到了2021年3月底，水库水位已经降到了1630m,S1泉群的渗漏量虽然有所降低，但降低的幅度并不大。见图1。图1 卡河水库与渗漏出水点位置关系图卡河水库库区蓄水面积为60.7平方公里（闭流区蓄水面积为16.1平方公里），多年平均年径流量为3700万立方米，建成后，可为老工业区提供一千六百七十万立方米/年，为鸡场坪乡提供501万立方米/年，为生态建设提供370万立方米/年。卡河水库采用的是从库区抽水的方法，每秒抽水量0.896立方米，卡河水的泄漏量为1.01.3米/秒，发生泄漏后，库区的水量无法恢复，水库的供水功能已经基本丧失，因此，如何治理这一问题刻不容缓。2 帷幕灌浆技术的施工工艺2.1 施工准备水库工程中的帷幕灌浆施工具有复杂特性，施工工艺方法的运用效果关乎整个项目的质量效果。为此，施工工艺技术控制人员应在明确帷幕灌浆工艺与相关数据信息的情况，来提高工艺选择的科学合理性。这里的数据信息是指，孔间距、孔深、幕墙厚度以及作用位置等。施工工艺的确定，需要遵循综合选择，在做好施工准备工作的情况下，对确定的施工工艺进行试运行。对于各个施工工艺应用产生的数据，需要做好记录与分析，以满足施工图纸与施工方案的设计使用要求。值得注意的是，需要交由上级部门负责审批，通过针对性研究，来为后续施工工艺技术应用效果控制提供依据。对于帷幕灌浆施工工艺来讲，其灌浆施工工艺运用效果，需要进行分析对比。2.2 施工测量基于帷幕灌浆施工工艺的合理分析结果，测量技术人员应做好钻井作业的监控工作，并结合数据信息来强化计量准确性。实际测量时，需要认真核对相关数据参数，以为后续钻孔布设合理性提供条件。2.3 灌浆孔设置结合施工图纸设计要求，对作用于防渗轴线的灌浆孔进行整齐排列。而后，将孔间距控制在2m上下，且灌浆孔设置要与设计保持一致。而孔间距，则要控制在10cm以卡河水库坝基渗漏分析及处理设计蒲廷洋【贵州省水利投资（集团）有限责任公司，贵州 贵阳 5 5 0 0 0 0】摘 要：在水利工程中，帷幕灌浆技术作为一种经济可行的方法发挥着重要作用。帷幕灌浆主要用于墙底基底的防渗处理，对减少大坝渗漏具有重要作用。卡河水库坝体回填后，随水位的升高，在坝后的不同部位相继产生了大量的渗漏，并且随着水位的升高，这些渗漏部位的渗漏量逐渐增加。随后，以渗漏点及施工过程中帷幕灌浆薄弱部位为重点，展开重点渗漏检查工作。同时，运用多种勘探及检查手段，对坝基帷幕渗漏情况展开综合分析评价，明确了渗漏部位及处理建议。在渗漏检测结果的基础上，设计单位提出了一份设计处理方案，业主方聘请了一名有渗漏检测经验的基层处理单位，对其施工后的帷幕灌浆质量进行了第三方检测，检测结果符合规范的要求。关键词：水库坝基渗漏；渗漏检测分析；渗漏处理；帷幕灌浆检查现代物业Modern Property Management 185 下。防渗墙混凝土底部的孔深应设置在2030m以内，并保证不会低于帷幕灌浆基线以下。2.4 开挖和成孔帷幕灌浆的开挖与成孔施工过程，要严格按照以下工艺步骤进行质量控制。其一，做好现场清理工作。技术人员应结合开挖场地条件对地面进行铺设，并采用方木搭设好平台。而后，对桩架进行安装，并把钻机设置在合理位置上。当钻机就位完毕，且温度环境控制良好，就要将灌浆孔、钻杆以及钻井平台中心点设置在同一支线。其二，钻机安装作业完毕后，需要通过台架与钻井试验，以满足水利系统与电力系统的建设使用需求。此后，才可着手钻进施工处理。其三，对钻具、钻杆的部件进行检查，不得出现弯曲变形现象。而且，成孔施工前，各个部位的接头应处于作用牢固状态。2.5 冲洗裂缝和水压试验帷幕灌浆施工完毕后，需要借助高压设施对管内孔底进行冲洗，并在连续作业状态下，对孔壁进行冲洗。此除皱洗涤处理作业，需要在水质澄清状态维持10min的情况下，继续冲洗，施工时长应大于30min。合流孔冲洗时长应超过2h，待沉渣厚度低于20cm后，就可将灌浆压力值调整为冲刷压力设定值。冲洗间隙，试验人员应开展单点法水压试验方法。此时，压力应为灌浆压力的80%，即低于1MPa。2.6 灌浆施工按照水压试验结果，满足技术规范要求后，就可着手帷幕灌浆施工。具体操作，应遵循自上而下的调压原则。当注入量是1L/min，且连续状态灌浆时间是1h时，就可判断为灌浆完成。在进行灌浆施工处理过程中，需将灌浆时间控制在0.5-1h以内，并对实时状态下的灌浆比进行测量。如出现返浆变稠的问题现象，需要运用与进浆口相同的配合比灌浆材料，完成后续施工。3 水库渗漏处理设计3.1 水库初设阶段帷幕设计据卡河水库初步设计报告（审核稿），卡河水库的坝址选择在盘州市鸡场坪镇戈多村的鸡场河中段，采用的是最大坝高69米、最高坝高1678米的RCC重力坝。大坝坝址处的河谷为“V”字形非对称横断谷，其左岸为凸岸，右岸为凹陷，右岸为凹陷。坝址地区以可溶的碳酸盐和不可溶的碎屑岩系为主，并以T1yn1为中厚的薄层灰岩系。上游为T1f2砂泥岩的相对隔水层，在其下游陡峭倾斜，其厚度超过100米，并向两岸稳定地延伸；顺河方向的断裂没有被发现。下游是厚80余米以上的T1yn2泥岩。故坝址附近不会出现近坝库岸的岩溶绕渗，但仍有可能发生沿风化卸荷带和断裂破裂带的渗流，需要设置防渗帷幕。坝基（肩部）和两岸斜坡上的灰岩段，其防渗下限在稳定地下水水位之下10m处，并在岩体渗透系数不超过3Lu处10m处进行控制；两岸帷幕边界穿越T1f2砂、泥岩层1015m处，其防渗下限在基岩相对不透水层中进行，并在岩体渗透系数不超过3Lu处进行控制。大坝的幕帘全长423米，包括99米的左岸的幕帘，57米的右岸的幕帘；坝体断面的帷幕线长度为267米，孔距都为3.0米，帷幕注浆进尺为8860米，全断面注浆效果良好。3.2 水库施工阶段帷幕工程实施情况在施工过程中，以施工单位返回的先导孔压水试验数据为依据，设计单位对帷幕走线和底界进行了复查，具体内容如下：坝身段防渗帷幕保持走线和底界与初设基本一致。左岸幕布的走线与初始布设的基本相同，只是幕布的下界稍有加深。在此基础上，右岸围堰的围堰长度因地下水的扩展而增加了170米左右。帷幕的总长度为600米，采用单列布置，孔距为3米，一共201个孔，总进尺12780.7米，有效进尺9032.4米，无效进尺3748.3米。见表1。表1 实施阶段帷幕灌浆走线、边界及底界范围项目部位帷幕线进尺（m）最大孔深（m）最大无效深度（m）长度（m）有效无效合计左岸1231858.37552613.37054右岸2253900.616425542.68562.8坝基2523273.51351.34624.879合计6009032.43748.312780.7卡河水库从2014年5月1日开始，到2015年3月13日结束，共计200个钻孔，共12842.5米，包括河床断面钻孔85个，进尺为4367.3米，右岸钻孔75个，进尺为5330.3米，左岸钻孔41个，进尺为3144.9米。帷幕注浆使用的是纯水泥，水泥等级不小于PO32.5，注浆压力通过现场注浆实验来确定，初始注浆压力为：孔口段0.30.5Mpa。孔底段为1.0-1.5兆帕。帷幕注浆孔为单列，间距为3米，分三个顺序进行。3.3 帷幕灌浆主要技术要求3.3.1 灌浆方式此次渗漏治理的幕布设线路与原幕布设线路相吻合（在岸坡段的上游注浆布设线路与原幕布设线路相吻合），可使用原幕布设。在原幕下限以下，对帷幕进行补强，在原幕下限以下，采用由下至上注浆，在原幕下限以下注浆。在设备工艺上，可以根据具体的条件作相应的调整。廊道内帷幕注浆孔分三个顺序，按照顺序逐步加密的顺序，先施工序孔，再施工序孔、序孔。地面两排帷幕注浆孔的施工，从下游开始，再从上游开始，按照顺序逐步加密，每个帷幕孔分三个顺序进行；每排灌浆孔的施工顺序是：先施工序孔、然后依次施工序孔、序孔。工程施工 Engineering Construction 186 3.3.2 孔斜控制该项目的最大帷幕注浆深度在123米左右，孔口位置的误差在2.5米以内，容许偏斜率为2.03%，符合设计要求。为了确保钻孔的精度，在钻孔时，在开始的20m时，每5m测斜一次，在孔深20m后，采用每10m测斜一次，如果发现偏斜率超出了规定，就应该及时进行纠偏。在钻探过程中，遇有空洞、塌方、落石等情况，需对其进行注浆处理后才能进行施工。如果出现了集中渗漏或突水现象，必须对其进行调查，分析其原因，进行处理后才能继续施工。3.3.3 特殊地质段灌浆注浆时，如果出现漏浆，冒浆，串浆现象；在一些特殊的条件下，如突水、回沙等，要视具体情况而定。在灌浆过程中，如果遇到了大的渗漏通道，可以使用大口径钻孔回填高流态混凝土、投入碎石后再灌注水泥砂浆、灌注混合浆液等措施，在凝固之后，扫孔，再进行高压灌浆、化学灌浆对其进行补强。3.4 上游封堵及防渗混凝土设计经实地考察，在观察期内，最低水位超过1630m，且没有在河岸两侧发现集中渗漏点。当水位下降到一定程度时，如果在左岸出现了大面积的渗漏，就必须对渗漏部位进行加固处理。为了提高帷幕的渗透能力，此次在左坝肩上游的坝肩沟槽中增加了水下混凝土，上游防渗混凝土设置示意图如下图2：图2 上游防渗混凝土示意图在左侧坝肩上游的坝肩沟槽（见图2）中，在与上游边坡接触面的交界处，需凿毛处理；需清除浮渣，防渗砼高度3.0m，沿坝肩沟槽布设到1675m的正常蓄水工程。4 应用效果当帷幕灌浆施工过程的浆液注入岩土层裂缝与孔隙环境中，就形成了连续形式的止水帷幕，有效降低了渗流与渗透压力影响。以下内容为对应用效果的分析：4.1 安全性能好工程建设过程，运用帷幕灌浆技术后所带来的安全效果十分突出。施工技术人员需要通过精确测量，来确定具体的施工方案。此前，需做好地质勘探工作与地区的水文地质资料。此过程，因灌浆压力存在差异，所以，需要做好调整时机的选择，以使灌浆压力不对灌浆层与上部结构建筑物总压力造成影响。4.2 成本低，经济效益高由于帷幕灌浆施工工艺技术的应用方法较为简单，虽然，技术要求存在差异，但施工难度不大，因此，可以运用帷幕灌浆施工技术，来满足水库工程建设的低能耗与低投资建设需求。4.3 实用性强水利工程，是所处地区基础设施建设的重要组成部分。而帷幕灌浆施工，是达到项目建设运行目标的关键，具有实用性强的施工控制效果。这是因为，帷幕式钻孔可以作用于基岩环境。钻孔内部，需要填充水泥材料。当水泥干燥后，就可形成帷幕防水层，以强化水库工程的防渗控制效果。5 结语水库渗漏是指库水在长期高水头压力作用下，使库区左岸原有帷幕下T1yn1层的溶洞裂缝或小型岩溶中的填料发生渗流，从而导致库水从已经渗流到小型岩溶中的溶洞裂缝或小型岩溶中，从而导致库区渗漏，进而影响到库区S1泉的岩溶补给量。最后，在黄土包河床附近形成了一股岩溶泉水，并在1595-1610m之间形成了一股渗流。水库的渗漏对水库、库首边坡和S1泉群的岸坡均无影响。帷幕孔洞按III级顺序施工，最大注浆压力为2.0MPa，吕荣值为3Lu，在此基础上进行了计算。在此基础上，增加了13206.3平方米的防渗帷幕，其有效进尺为14002米，总进尺为17051米。在此基础上，提出了一种新的施工方案，即：在大坝施工过程中，采用了新的设计方案，使大坝施工质量达到了新的要求，并取得了良好的效果。参考文献：1皮雷,谭磊,李波.综合物探方法在水库绕坝渗漏隐患探测中的应用J.中国农村水利水电,2022(5):82-86.2胡大儒,郑克勋,赵代尧,等.复杂岩溶水系统势汇区建坝成库可行性研究以北盘江流域普岔河水库为例J.中国岩溶,2022,41(5):736-745.